Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Учительские университеты
| Главная » Статьи » В помощь учителю » Физика |
Научный проект «Эффективность использования бесплотинных микроГЭС на реке Иртыш»
| Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министірлігі Павлодар облысы Білім беру басқармасы «Ертіс дарыны» аймақтық ғылыми-тәжірибелік орталығы Екібастұз қаласы әкімдігі білім бөлімінің № 13 орта білім беретін мектеп Овчаренко Аделина 11класс Тема: «Эффективность использования бесплотинныхмикроГЭС на реке Иртыш» Направление: Научно – технический прогресс как ключевое звено экономического роста Секция: физика Научные руководители: Авдеева Татьяна Асильматовна, учитель физики г. Экибастуз 2015-2016 учебный год Содержание стр. Абстракт 1 Введение 3 Глава 1 Теоретико-методологическое обоснование проблем энергосбережения 5 1.1 Энергетический кризис как результат дефицита топливных ресурсов 5 1.2 Основные направления развития альтернативной энергетики 7 Глава 2 Эффективность использования бесплотинных микроГЭС 11 2.1 Параметризация микроГЭС 11 2.2 Разработка схемы бесплотинной микроГЭС 12 2.3 Выводы по эксперименту 17 Заключение 18 Список использованной литературы 19 Приложение 20 Абстракт исследовательской работы на тему: «Эффективность использования бесплотинных микроГЭС на реке Иртыш» Цель исследования: определить эффективность применения бесплотинныхмикроГЭС на реке Иртыш. Гипотеза: энергосберегающий фактор – главный в процессе применения микроГЭС в приусадебных, фермерских хозяйствах Прииртышья. Этапы исследования: 1. Cбор и анализ информации о микроГЭС из различных источников: изучение альтернативных гидростанций; доказательства актуальности вопроса об энергосбережении и переходе на бесплотинныемикроГЭС в небольших фермерских хозяйствах Прииртышья. 2. Выполнение практической части проекта: разработка схемы работы бесплотинной микроГЭС; изготовление макета бесплотинной микроГЭС; расчёт стоимости вырабатываемой электроэнергии; вывод по эксперименту. 3. Взаимодействие с социумом: изучение информированности населения об особенностях применения бесплотинной микроГЭС; разработка рекомендаций по установке бесплотинной микроГЭС. Методы исследования: теоретический: анализ и синтез методической и социальной литературы по рассматриваемой проблеме; эмпирический: практическое моделирование естественного эксперимента. Новизна и актуальность исследования обусловлена требованиями потребителей в практическом исследовании и обосновании эффективности использованиябесплотинноймикроГЭС в фермерских хозяйствах Прииртышья. Результаты работы и выводы: проект бесплотинных микроГЭС целесообразно выгодный и рентабельный, поэтому за короткое время оправдает свои затраты, а также он не создаёт помехи судоходству и не вредит экологии и гидрофауне реки. Области практического использования результатов:приусадебные, дачные хозяйства, а также небольшие фермерские хозяйства Прииртышья. Введение Задачи энергосбережения многообразны и требуют расширения объема информации, углубленного ее анализа с целью поиска оптимальных решений на всех уровнях экономики, включая сферу быта. Новейшие технологии позволят человечеству преодолеть сложившуюся в настоящее время тупиковую ситуацию, но для кардинального решения проблемы потребуются гигантские финансовые затраты, а главное – не одно десятилетие. На сегодняшний день уже задан высокий темп преобразований в сфере государственной политики. Стратегия «Казахстан-2050»[3]:новый политический курс состоявшегося государства» и другие стратегические программные документы ставят амбициозные цели в электроэнергетике: доля альтернативной и возобновляемой электроэнергии должна достичь 50% к 2050 году (таблица 3). Бесплотинные микро ГЭС – один из вариантов возобновляемой энергии. Их создание повысит энергетическую безопасность определённого региона, обеспечит независимость от поставщиков топлива, находящихся в других регионах, сэкономит дефицитное органическое топливо. Цельисследовательской работы:определение эффективности применениябесплотинных микроГЭС на реке Иртыш. Задачиисследования: изучить и обосновать проблемы энергосбережения в мире и Республике Казахстан; рассмотреть актуальность вопроса об энергосбережении и переходе на бесплотинныемикроГЭС в небольших фермерских хозяйствах Прииртышья. разработать схему бесплотинноймикроГЭС для небольших фермерских хозяйств Прииртышья. сделать вывод об эффективности использования бесплотинноймикроГЭС; ознакомить социум с результатами данной исследовательской работы. Методы исследования: теоретический, эмпирический. Глава 1 Теоретико-методологическое обоснование проблем энергосбережения 1.1 Энергетический кризис как результат дефицита топливных ресурсов Овладение источниками энергии всегда было способом выживания человечества. И ныне ее потребление остается одним из важнейших не только экономических, но и социальных показателей, во многом предопределяющих уровень жизни людей. Вот почему иногда говорят, что энергетика управляет миром. Главными энергоресурсами являются нефть, газ и уголь. Без них фактически невозможно нормальное функционирование ни одного из звеньев хозяйства. Нефтяная промышленность имеет особенно большое значение. Нефть была известна человеку с глубокой древности. О её применении для освещения, обогрева, изготовления лекарств упоминали Геродот и Плутарх. В XIX веке стимулом к росту её добычи сначала стало изобретение керосиновой лампы, а затем двигателя внутреннего сгорания. В XX веке ни один другой вид первичных энергоресурсов не оказал столь большего влияния на экономическое и социальное развитие человечества, как нефть.[4] Мировая газовая промышленность также получила значительное развитие. Это объясняется тремя главными причинами: наличие больших разведанных запасов природного газа, относительной дешевизной его транспортировки, а также тем, что газ – экономически более «чистое» топливо, чем уголь и нефть. Масштабы и уровень потребления сырья определяются социально-экономическими потребностями общества. Однако,земную кору нельзя рассматривать как волшебную скатерть-самобранку, которая по велению людей в любом количестве может поставлять им сокровища земных недр. Во-первых, нефть, газ и уголь относятся к категории невозобновимых. Во-вторых, мировые запасы отдельных их видов далеко не одинаковы. Наконец, в-третьих, «аппетиты» человечества всё время растут. В связи с ростом численности населения планеты и бурным развитием производства только за последние 100 лет объём потребления органического топлива увеличился в 300 раз. Спрос на энергетические ресурсы, относящиеся к исчерпаемым и невозобновимым, продолжает расти, и в связи с этим проблемы приняли в настоящее время глобальный характер. Монополизация производства энергетических ресурсов, бурное развитие потребляющих отраслей стали причинами дефицита энергетического сырья и резкого повышения их стоимости.[6] Так появилась глобальная энергетическая проблема – проблема обеспечения человечества топливом и энергией в настоящее время, и в обозримом будущем. Запасы важнейших видов энергетического сырья ограничено. (таблица 1) Запасы нефти оцениваются в 270-300 млрд. тонн и при ежегодном потреблении – 3 млрд. тонн их хватит примерно на 30-50 лет. Запасы природного газа составляют 270 млрд. тонн. При современных темпах добычи – 200-300 млрд. м^3, запасов хватит на 50-60 лет. Угля расходуется ежегодно 5 млрд. тонн и при их запасах 10 трлн. Тонн его хватит примерно на 200 лет. [1] Существуют большие различия в топливно-энергетической промышленности мира. Большая часть энергоресурсов производится в развивающихся странах и вывозится в США, Западную Европу и Японию. Казахстан в мировой экономике занимает 8 место по запасам нефти (5,3 млрд. тонн). По запасам угля (31,3 млрд. тонн) занимает 7 место и газа (32 млрд. м^3) 10 место. [2] Главный экспортный товар нашей страны - сырая нефть. Энергоёмкость казахстанской экономики одна из самых высоких в мире. [5]По мере перехода человечества на более высокую ступень развития потребность в топливе и энергии непрерывно будет повышаться, значит, будет иметь место продолжающийся несколько десятилетий энергетический кризис – явление, возникающее, когда спрос на энергоносители значительно выше их предложения. Мерами, способствующими сбережению ресурсов должны стать повышение коэффициента полезного использования уже добытого сырья и топлива, или использование альтернативных видов энергии. Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование нетрадиционных источников энергии. Источники энергии – «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию». (таблица 2) Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие (как было сказано выше) на нефти, добываемом природном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, способствующий росту парникового эффекта и глобальному потеплению. Причина поиска альтернативных источников энергии – потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.(таблица2) Перспективы использования возобновляемых источников энергии связаны с их экологической чистотой, низкой стоимостью эксплуатации и ожидаемым топливным дефицитом в традиционной энергетике. По оценкам Европейской комиссии к 2020 году в странах Евросоюза в индустрии возобновляемой энергетики будет создано 2,8 миллионов рабочих мест. Индустрия возобновляемой энергетики будет создавать 1,1 % ВВП. Таким образом, рост численности населения и бурное развитие производства увеличивает спрос на все виды органического сырья, в таких условиях использование альтернативных видов энергетики является одной из основных тенденций мировой экономики. 1.2Основные направления развития альтернативной энергетики К альтернативной электроэнергетике относят гидроэнергетику.Основные направления развития альтернативной гидроэнергетики связаны с использованием механической энергии приливов, волн, течений и тепловой энергии океана. Только один приливно-отливный цикл мирового океана энергетически эквивалентен 8 трлн кВт-ч. По экспертным оценкам, технически возможно использование примерно 2 % этого потенциала. Максимальные амплитуды приливов-отливов характерны для окраинных морей умеренного климатического пояса. Наибольшими запасами приливной энергии обладают Атлантический океан и в меньшей мере Тихий океан. Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на возможность использования энергии приливов, являются особенности береговой линии и прибрежного и придонного рельефа. В длинных узких заливах с пологим дном приливы имеют максимальную высоту, иногда превышающую 10 м, что существенно повышает эффективность энергетического использования приливно — отливного цикла.[9] Технологически приливные электростанции (ПЭС) сооружаются обычно по традиционным «речным» схемам с плотинами в створе, с накоплением приливно-нагонных масс воды и пропуском приливного и отливного потока через турбины. В настоящее время разрабатываются и более сложные схемы «поплавкового» типа, в которых для преобразования в электричество используется работа, совершаемая приливом при поднятии системы расположенных на водной поверхности поплавков. Первые экспериментальные ПЭС появились в начале XX в., однако серьезный интерес к приливной энергетике возродился опять-таки во времена энергетического кризиса, в середине 1970-х годов. В 1984 г. в Канаде была построена ПЭС «Аннаполис» мощностью 20 МВт. Активно развивают направление ПЭС США. Энергетический потенциал ПЭС в США оценивается в 350 млрд кВт-ч в год. Перспективные возможности сооружения ПЭС во Франции оцениваются в 40 млрд кВт-ч в год. Удельные затраты на сооружение ПЭС в настоящее время составляют 700-800 дол. за 1 кВт установленной мощности, себестоимость электроэнергии варьируют в пределах 3-4 цента за 1 кВт-ч. Волноприбойная энергетика сосредотачивается в пределах таких зон морского побережья, для которых характерны постоянные сильные ветры и большая высота волн (прибоя). Хотя технический потенциал энергии волн оценивается примерно в 3 млрд кВт ч в год, реальные возможности его использования по целому ряду причин (в том числе из-за непостоянства ветров и волн), по крайней мере, на два порядка ниже. Существующие экспериментальные волноприбойные электростанции (ВПЭС) технологически строятся в основном по поплавковым схемам, когда в электричество преобразуется работа волн по поднятию расположенных на водной поверхности систем поплавков. Еще одним перспективным техническим вариантом ВПЭС считается «поршневая» схема, в которой волновые колебания уровня воды в вертикальных колодцах используются в качестве «поршней», прогоняющих через турбины воздух, находящийся над водой в этих колодцах. Пока эксплуатация опытных ВПЭС ведется только в Великобритании и Японии. Однако разработками в этом направлении активно занимаются в США, Канаде, Австралии и других странах. Энергетический потенциал океанских и морских течений составляют сотни миллиардов киловатт-часов в год. [2] Но его использование крайне ограничено реальными технологическими возможностями. Так, Гольфстрим, основная часть которого проходит между Флоридой и Багамскими островами, имеет эквивалентную энергетическую мощность в 50 млн кВт, и эксперты в США считают, что в перспективе реально использовать примерно 10 % этой мощности. При этом возможная технология энергетического использования Гольфстрима — погружение систем низкооборотных турбин (скорость течения менее 1 м/с) в поток течения. Однако воплощение таких проектов — дело достаточно далекого будущего. Перспективы использования тепловой энергии океана основаны на том, что между водой на поверхности и водой на глубинах уже в первые сотни метров существует очень значительная (до 20 °С) разница температур. Поскольку такое явление наблюдается повсеместно в низких широтах, теоретический потенциал данного типа энергетики очень велик. Для практического использования моретермальных электростанций (МТЭС) наиболее пригодны приэкваториальные зоны океана, где температура воды у поверхности достигает 27...28 °С, а на глубинах 500 — 1000 м составляет 4...6 °С. МТЭС работают с применением испарительно-конденсационного цикла теплоагента, на принципе испарения жидкого аммиака, фреона или другого теплоносителя за счет отбора тепла глубинной холодной водой. Испаренный теплоноситель используется в турбинах низкого давления либо в поршневых системах для выработки электроэнергии. Программы «Преобразование термальной энергии океана» (ОТЕК) ведутся в США, Японии, Франции с конца 1970-х годов. Построены опытные МТЭС в районах Гавайских островов (США), острова Науру (Япония), в районе Абиджана в Котд’Ивуаре (Франция). Пока их мощность не превышает первых сотен киловатт, коэффициент преобразования энергии 10… 15 %, а себестоимость энергии неконкурентоспособна с большинством других традиционных и нетрадиционных энерготехнологий. [10] Основные перспективы развития МТЭС связывают с технологиями сооружения крупных плавающих станций погруженного или полу погружного типа большой мощности; расчеты показывают, что при этом коэффициент преобразования энергии можно поднять более чем вдвое. Однако для МТЭС с такими технологиями пока не вполне решены проблемы накопления и передачи выработанной энергии к потребителям на материке. Глава 2 Эффективность использования бесплотинных микроГЭС 2.1 Параметризация микроГЭС Бесплотинные ГЭС бывают 4 видов: «гирляндная» ГЭС; водяное колесо; ротор Дарье; пропеллерная Также бесплотинные микро ГЭС часто называют «проточными» или «свободнопроточными». Гирляндная ГЭС была разработана советским инженером Блиновым в середине XX века. Она состоит из небольших турбин - гидровингроторов, нанизанных в виде бус на тросе, который переброшен через реку. Один конец троса прикреплен к опорному подшипнику, а второй - вращает вал генератора.[7] Трос в данном агрегате выполняет задачу вала, чье вращение которого передается к валу генератора. К минусам гирляндной ГЭС можно отнести относительную дороговизну, опасность для окружающих (вполне вероятно, такой проект придется согласовывать с властями, соседями) и невысокую выходную мощность. [10] Водяное колесо устанавливается перпендикулярно поверхности воды и погружено в воду менее, чем наполовину. Приводить его в действие можно двумя способами: либо течение воды давит на лопасти в нижней части колеса, заставляя его вращаться, либо же поток воды падает на колесо сверху. КПД последнего варианта намного выше. При изготовлении турбины этого типа основным вопросом является грамотный выбор формы лопастей, которая позволит наиболее эффективно использовать энергию воды. Ротор Дарье представляет собой вертикальный ротор с лопастями специальной конструкции. Благодаря ей поток воды давит на лопасти с разной силой, за счет чего и происходит вращение. Данный эффект можно сравнить с подъемной силой крыла самолета, которая возникает вследствие разности давлений над и под крылом. [11] Пропеллер по своей конструкции схож с пропеллером ветрогенератора (отсюда, собственно, и название) или винтом корабля. Однако лопасти подводного пропеллера, как правило, намного уже, что позволяет использовать энергию потока более эффективно. Например, для реки со скорость течения 1-2 м/с достаточно ширины в 2 сантиметра. Подобная конструкция хорошо подходит для быстрых и глубоких рек. Человечеству электроэнергия нужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Вместе с тем запасы тради¬ционных природных топлив (нефти, угля, газа и др.) конечны. Конечны также и запасы ядерного топлива - урана и тория, из которого можно получать в реакторах-размножителях плутоний. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные источники электроэнергии, причем выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройки станции. На наш взгляд таковыми являются бесплотинные микро ГЭС. 2.2Разработка схемы бесплотинноймикро ГЭС В отличие от плотинных свободнопоточные гидроэнергетические установки, как известно, используют только кинетическую энергию текущей воды. Расчет мощности на рабочем валу: N=0,5ρV3Fη (1); где N - мощность на рабочем валу (Вт); ρ - плотность воды (1000 кг/м3); V - скорость течения реки (м/с); F - площадь сечения активной (погружаемой) части рабочего органа гидромашины (м2); η - КПД преобразования энергии. Как видно из формулы (1), при скорости реки 1 м/с на один квадратный метр сечения активной части гидромашины приходится в идеале (когда η=1) мощность, равная всего 500 Вт. Эта величина явно мала для промышленного использования, но вполне достаточна для подсобного хозяйства фермера или дачника. Тем более что ее можно нарастить путем параллельной работы нескольких барабанов. [8] Мощность прямо пропорционально зависит от скорости. Если река имеет несколько рукавов, ответвлений, то стоит измерить скорость во всех и выбрать поток, имеющий наибольшую скорость и глубину. Измерения необходимо делать в безветренную погоду. Расчет и измерение скорости потока: Определять ее на глазок весьма рискованно – очень легко ошибиться, поэтому отмеряем вдоль берега 10-20 метров, бросаем в воду поплавок (щепку, небольшой мячик) и измеряем время, за которое щепка проплывет дистанцию. Делим дистанцию на время – получаем среднюю скорость потока на данном участке. Следует также отметить: параметр этот в зависимости от времени года будет меняться. Поэтому расчет конструкции следует производить, руководствуясь средней (за планируемый период эксплуатации микроГЭС) скоростью течения реки. Как показывает практика, если она меньше 1 м/с – устройство микро-ГЭС в данном потоке может быть неоправданным. Далее необходимо определить размер активной части гидромашины, количество лопастей и её тип. Количество лопастей i, быстроходность можно определить по примерному соотношению: Z = Z1(3+6/i)/9(2) Z = 9(3+6/i)/9; i=6/(Z-3). Если Z=4 м/с, тогда i=6. Так как вся микроГЭС должна быть максимально простой и несложной в изготовлении, наиболее подходящим типом преобразователя является ротор Савониуса торцевой конструкции. При работе с полным погружением в воду величину F можно принять равной произведению диаметра ротора D на его длину L, а η=0,5. Частоту же вращения n с приемлемой для практики точностью определяют по формуле: n=(48V)/(3,14D) (об/мин) (3); Чтобы сделать гидроэнергоустановку наиболее компактной, мощность, задаваемую при расчете, следует соотнести с реальной нагрузкой, электропитание которой должна обеспечить микроГЭС (так как в отличие от ветродвигателя ток в сеть потребителя здесь будет выдаваться непрерывно). Как правило, эта электроэнергия идет на освещение, питание телевизора, радио, холодильника, компьютера. Причем только последние включаются в работу в течение суток постоянно. Остальные же электроприборы работают главным образом вечером. Исходя из этого, целесообразно ориентироваться на максимальную мощность порядка 2000-2500 Вт, покрывая пиковую нагрузку при помощи аккумуляторной батареи, заряжаемой от микроГЭС. Передача крутящего момента от рабочего вала гидроэнергоустановки на шкив электрогенератора осуществляется обычно при помощи промежуточной трансмиссии. Впрочем, этот элемент, строго говоря, может быть исключен, если используемый в конструкции микроГЭС генератор имеет рабочую скорость вращения менее 750 об/мин. Однако от связи напрямую приходится часто отказываться. Ведь для подавляющего большинства генераторов рабочая скорость вращения при начале "выдачи" мощности лежит в пределах 1500-3000 об/мин. Значит, нужно дополнительное согласование валов гидроэнергоустановки и электрического генератора. Для выбора генератора, необходимо оценить возможный рабочий радиус колеса и коэффициент редукции. R=V/n(4); R -радиус колеса (м) V- скорость потока (м/с) n- частота вращения колеса (Гц). Частоту вращения колеса мы можем оценить, зная рабочую частоту генератора (об/мин) и предполагаемый коэффициент редукции. ϑ=2πRn =>n_б=ϑ/2πR(5); пусть R=1.5м тогда n=(4м/с)/(6,28*1,5м)=0,4об/с=24об/мин v тока=50 Гц=>n_ген=3000об/мин Для получения необходимой частоты вращения применяем трёхступенчатый цилиндрический редуктор с передаточным числом 125 U=v_вых/v_вх =3000/24=125(6); Мощность, получаемая от потока, составит (7) где C_x - коэффициент сопротивления, зависящий от формы тела (C_x = 1,33 для больших, размером несколько метров, пластин) ρ – плотность воды 1000 [кг/м3] S – площадь поперечного сечения пластины [м2] (S=a*b=6м*0,5м = 3 м2) V_в – скорость воды, ветра [м/с]. V_п – скорость пластины(V_п=1/3 V_в=1,3м/с) N=1.33*(1000кг/м3*3м2)/2 (4м/с-1.3м/с)^2*1.3м/с=18906 Вт(8) Имеются потери мощности в гидроколесе, редукторе, генераторе.N_мех=N *0,4*0,8*0,8(9) Потери на боковое обтекание агрегата как препятствия, так как при отсутствии плотины он занимает только определенную часть русла реки (направляющие доски установлены), примем 0,4. Коэффициент использования механической энергии примем 0,8. Коэффициент, учитывающий потери при преобразовании в электрическую энергию (электрический КПД системы) примем 0,8. Все потери учтены по максимуму. Отсюда электрическая мощность: N_мех=18906 Вт *0,4*0,8*0,8=4840Вт≈5 кВт. (10) В реальности получилось 5 кВт полезной мощности (таблица 6).При освещении одного хозяйства, например, жилого дома и коровника (схема 1), уходит 1 кВт мощности. Следовательно, одной установкой микро ГЭС сможем осветить 5 хозяйств, апятью – 25 хозяйств, что составляет маленькую деревню на Иртыше (схема 2). Рассмотрим конструкцию полустационарной свободнопоточной микроГЭС с горизонтальным расположением двух соосных, развернутых относительно друг друга на 90° (для облегчения самозапуска) и жестко связанных роторов Савониуса поперечного типа. Причем основные детали и узлы этой самодельной гидроэнергетической установки - из дерева как наиболее доступного и "послушного" строительного материала. [8] Предлагаемая микроГЭС – погружная (рисунок 1). То есть опорная рама ее располагается поперек водотока на дне и укрепляется тросами-растяжками или шестами (если рядом, например, имеются мостки, лодочный причал и т.п.). Делается это для того, чтобы избежать уноса конструкции самим водотоком. Если место, где предполагается разместить микроГЭС, имеет глубину более 1,5 м, то данную конструкцию рекомендуется оснастить поплавками. Это позволит также легко перемещать ее при установке на реке. Опорная рама микроГЭС представляет собой прямоугольный каркас из бруса, досок и небольших бревен, скрепленных гвоздями и проволокой (тросами). Металлические части конструкции (гвозди, болты, хомуты, уголки и т.д.) должны быть по возможности из нержавеющей стали или других коррозионностойких сплавов. 2.3Выводы по эксперименту Актуальность внедрения подобных конструкций. Во-первых, на фоне истощения, уже в обозримом будущем, рентабельных запасов невозобновляемых энергоносителей – нефти и газа.Мы используем возобновляемый источник энергии – движение воды в реках, причем движение свободное, без плотин и дамб. Во-вторых, нет необходимости единовременно вкладывать большие средства в строительство станций. В-третьих, экологическая сторона вопроса. Сегодня уже все понимают, насколько важно для людей сохранять экологическую безопасность той территории, где они проживают. В предлагаемом Вам проекте мы используем лишь свободное течение рек, именно поэтому нам нет необходимости перегораживать всю реку, достаточно использование 1-10% течения, что в свою очередь никак не будет влиять ни на движение водной фауны (количество оборотов на валу установки – всего 30-60 об/мин.), на судоходство. В-четвёртых, с точки зрения сложности изготовления конструкции. Для изготовления не требуется специального оборудования, как, впрочем, и высокой квалификации специалистов. В-пятых, имеем возможность автономной эксплуатации наших станций даже в очень удалённых от существующих ЛЭП населённых пунктов. Заключение Появление фермерских хозяйств на бросовых, удаленных от электросети землях, галопирующий рост цен на топливо и электричество вызвали к жизни старые идеи автономного электроснабжения с широким использованием природной энергии солнца, ветра и воды. В том числе возрос интерес к бесплотинным микро ГЭС. Плотин и прочих крупномасштабных гидротехнических сооружений для своей установки они не требуют. Способны работать с полной отдачей даже на мелководье, что в сочетании с простотой, компактностью и надежностью конструкции делают эти ГЭС весьма перспективными для тех фермеров и садоводов, чьи участки земли расположены вблизи небольших водотоков Используемые материалы – пластмасса и металлоконструкции – не требует больших затрат. В процессе выработки электроэнергии микро ГЭС не производят парниковых газов и не загрязняют окружающую среду продуктами горения и токсичными отходами. Подобный объект не является причиной наведенной сейсмичности и сравнительно безопасен при естественном возникновении землетрясений. Микро ГЭС не оказывают отрицательного воздействия на образ жизни населения и местные микроклиматические условия. Бесплотинные микро ГЭС могут быть как стационарные, так и передвижные. Они не создают помехи судоходству и не вредят экологии и гидрофауне реки. Проект бесплотинных мини ГЭС целесообразно выгодный и рентабельный, поэтому за короткое время оправдает свои затраты. Список использованной литературы Бейсенова А.С. и др. География. Региональный обзор мира// и др..- Алматы.; «Мектеп».- 2011. Моцур И.И. Энергия будущего// Москва.; «Елима». - 2006. Концепция по переходу Республики Казахстан к «зеленой экономике», Астана, 2013. 4. Кронгарт Б. и др. Физика 11// Алматы.; «Мектеп». - 2012. 5. Усиков В.В. и др. Экономическая и социальная география Казахстана// Алматы.; «Атамура». – 2008. 6. Вейнберг В.Б., Сатаров Д.К. Машиностроение//Алматы.; «Мектеп».- 2005. 7. Блинов Б.С. Гирляндная ГЭС// Москва.; «Госэнергоиздат». – 1963. 8. А. Г. Солоницын, А. Т. Беккер «Наплавная миниГЭС барабанного типа» - международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». АЭЭ № 9(29)-2005. 9. Потапов А. В. и др. Использование водной энергии. Учебное пособие. М.: Колос, 1972. 10.http://www.brill.clan.su›news/girljandnaja_gehs…2012-09-23-8 11.http://www.ntpo.com/investicii-v-innovacii/alternativnye-i-netradicionnye- istochniki-jenergii/6818-besplotinnye-ges-novogo-pokoleniya.html Приложение Таблица 1 Вид топливных ресурсов Характеристика степени и перспективы использования природных ресурсов в мире Запасы топлива в Казахстане 1. Нефть Запасы – 270-300 млрд. т. Используется ежегодно 3 млрд. т. Запасов хватит на 30-50 лет. 5,32 млрд. т. 2. Природный газ Запасы – 270 млрд.т. Используется ежегодно 2300 млрд. м^3. Запасов хватит на 50-60 лет. 32 млрд. м^3 3. Уголь Запасы – 10 трлн. т. Расходуется ежегодно 5 млрд. т. Запасов хватит на 200 лет. 31,3 млрд. м^3 Таблица 2 Способ использования Энергия, используемая человеком Первоначальный природный источник Солнечные электростанции Электромагнитное излучение Солнца Солнечный ядерный синтез Ветряные электростанции Кинетическая энергия ветра Солнечный ядерный синтез, Движения Земли и Луны Традиционные ГЭС Малые ГЭС Движение воды в реках Солнечный ядерный синтез Приливные электростанции Движение воды в океанах и морях Движения Земли и Луны Волновые электростанции Энергия волн морей и океанов Солнечный ядерный синтез, Движения Земли и Луны Геотермальные станции Тепловая энергия горячих источников планеты Внутренняя энергия Земли Сжигание ископаемого топлива Химическая энергия ископаемого топлива Солнечный ядерный синтез в прошлом. Сжигание возобновляемого топлива традиционное нетрадиционное Химическая энергия возобновляемого топлива Солнечный ядерный синтез Атомные электростанции Тепло, выделяемое при ядерном распаде Ядерный распад Таблица 3 Сектор Описание цели 2020 г. 2030 г. 2050 г. Электроэнергетика Доля альтернативных источников(1) в выработке электроэнергии Солнечных и ветряных: не менее 3% к 2020 г. 30% 50% Доля газовых электростанций в выработке электроэнергии 20%(2) 25%(2) 30% Газификация регионов Акмолинская и Карагандинская области Северные и Восточные области Снижение относительно текущего уровня выбросов углекислого газа в электроэнергетике Уровень 2012 года -15% -40% (1) Солнечные электростанции, ветряные электростанции, гидроэлектростанции, атомные электростанции. (2) С переводом теплоэлектростанций в крупнейших городах на газ при наличии доступных объемов газа и приемлемой цене на газ. Таблица 4 Определениеколичества ступеней по типу редуктора ипередаточного числа. Тип редуктора Диапазон передаточных чисел Цилиндрический одноступенчатый 2...6,3 Цилиндрический двухступенчатый 8...50 Цилиндрический трехступенчатый 31,5...200 Червячный одноступенчатый 8...80 Червячный двухступенчатый 100...4000 Коническо-цилиндрический одноступенчатый 6,3...28 Коническо-цилиндрический двухступенчатый 28...180 Таблица 5 Мощность в кВт самодельной проточной пропеллерной микро ГЭС при КИЭВ 35% Диаметр винта м Скорость воды м/с 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0 0,5 0,01 0,01 0,02 0,03 0,06 0,12 0,27 0,54 0,93 0,7 0,01 0,01 0,02 0,03 0,07 0,12 0,23 0,54 1,05 1,82 1 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,14 0,24 0,46 1,10 2,15 3,71 1,5 0,02 0,04 0,07 0,11 0,16 0,31 0,53 1,04 2,47 4,83 8,35 2 0,04 0,07 0,12 0,19 0,28 0,55 0,95 1,86 4,40 8,59 14,8 2,5 0,05 0,11 0,19 0,29 0,44 0,86 1,48 2,90 6,87 13,4 23,2 3 0,08 0,15 0,27 0,42 0,63 1,24 2,14 4,17 9,89 19,3 33,4 4 0,14 0,27 0,48 0,75 1,13 2,20 3,80 7,42 17,6 34,3 59,3 5 0,22 0,43 0,74 1,18 1,76 3,43 5,93 11,6 27,5 53,7 92,8 Рисунок 1 Таблица 6 Схема 1 Схема 2 | |
| Просмотров: 638 | |
Пятница, 2024-04-26, 6:18 PM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|